2020年8月11日上午，应殷平教授邀请中国农业大学杨光辉教授做客分子生物学前沿论坛。因受疫情影响此次会议采取线上模式。杨光辉教授带来题为“眼见为实- γ-分泌酶如何结合底物”的报告，详细的讲述了他解析γ-分泌酶与底物结合结构的历程，蛋白质研究团队全员参加此次学术报告。

阿尔茨海默病（AD）是一种起病隐匿的进行性发展的神经系统退行性疾病，在老年人中十分常见。临床上表现为记忆障碍、失语、视空间技能损害、执行功能障碍以及行为改变等全面性痴呆表现为特征，AD的致病机理非常复杂。AD患者的特征是患者大脑中的淀粉样斑块，这些淀粉样斑块的主要成分是b-淀粉样肽(Abs)，它来源于淀粉样前体蛋白(APP)。APP首先被a分泌酶或b分泌酶裂解，分别产生不同长度的跨膜(TM)片段(APP- C83或APP- C99)。然后，APP-C99被膜内天冬氨酸蛋白酶γ-分泌酶裂解成不同长度的多肽。在这些多肽中，Ab42和Ab43特别容易聚集和形成淀粉样斑块。因此减少Ab42与Ab43产生可能有助于AD的发展，抑制γ分泌酶是一种潜在的治疗AD的方法。但不幸的是，γ-分泌酶抑制剂对AD患者产生了严重的副作用，没有任何明确的临床益处，可能是抑制剂在抑制γ-分泌酶的同时抑制了Notch的裂解，导致抑制剂产生严重的副作用。Notch也是γ-分泌酶的另一个重要底物，是一种与神经性发育相关的信号蛋白。这也就意味需要设计特异性的抑制剂去抑制γ-分泌酶的活性，这就需要γ-分泌酶的结构以及与底物结合时的复合物结构。杨光辉教授不断攻克难题，在2015利用单颗粒冷冻电镜技术解析了γ-分泌酶的结构，但是对于分泌酶是如何切割底物的，这一点仍不清楚。人γ-分泌酶由4个亚基组成:早老性素(PS)、PEN-2、af -1和nicastrin。早衰素作为γ-分泌酶的催化亚基，有两种亚型(PS1和PS2)。在家族性AD患者中，PS1以及PS2和APP经常作为突变的靶标。但是解析酶与底物复合物的结非常困难，根据酶动力学我们知道酶的中间状态非常动态很难捕捉，γ-分泌酶与底物结合十分短暂，同时γ-分泌酶是一个信号分子过度表达会对细胞产生毒性。杨光辉教授不断尝试、失败、总结、创新，开发了一种交联策略，将两个特定残基突变为Cys，从而使PS1和底物之间形成二硫键。利用这种方法，经过4年的不断努力2019年杨光辉教授分别解析了γ-分泌酶与 APP-C83交联以及与Notch结合的冷冻电镜结构，这对后续药物设计提供了重要参考，对于AD患者这无疑是个振奋人心的消息。报告结束后杨光辉教授就提出的问题一一作答。